“海綿城市”概念在城市排水設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探討

汪維偉

安徽置地投資有限公司 安徽 合肥 230000

引言

傳統(tǒng)城市排水設(shè)計(jì)缺乏宏觀規(guī)劃，經(jīng)常會(huì)和城市發(fā)展相矛盾，造成了城市內(nèi)澇；而且排水系統(tǒng)材料不具有良好的封閉性導(dǎo)致了管道泄漏；缺乏必要的集水池、分凈化池，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)不同污水不同處理，增加了污水處理成本。由此可見(jiàn)，積極地將“海綿城市”概念融入城市排水設(shè)計(jì)當(dāng)中已經(jīng)勢(shì)在必行。

1 “海綿城市”概念

2012年“海綿城市”概念出現(xiàn)，翌年年底習(xí)近平總書(shū)記在《中央城鎮(zhèn)化工作會(huì)議》中再次提出該概念，指出了海綿城市具有的自然排水、自然存積、自然滲透、自然凈化等功能。之后國(guó)務(wù)院辦公廳制定海綿城市建設(shè)指導(dǎo)意見(jiàn)，將吸水、蓄水、滲水、凈水、釋水作為了海綿城市總體要求，提出了到2020年科學(xué)合理地消納和利用70%自然降雨這一目標(biāo)。“海綿城市”建設(shè)需要遵循生態(tài)、環(huán)保、低成本、資源合理利用等原則，能夠?qū)⒆匀幌鳌锨⒌缆贰⒘謭@、廣場(chǎng)乃至于各類(lèi)建筑等納入到城市排水系統(tǒng)之內(nèi)，能夠有效地降低城市排水壓力，提高自然降水利用率，緩解城市缺水現(xiàn)象。

圖1 城市道路排水的海綿體系

2 城市排水設(shè)計(jì)科學(xué)化的必要性

可以有效防止城市內(nèi)澇。因?yàn)楣艿佬孤⑴潘坎蛔愕仍驅(qū)е鲁鞘性诒┯杲蹬R后容易出現(xiàn)污水倒灌現(xiàn)象，造成了嚴(yán)重的城市內(nèi)澇。臟水含有的細(xì)菌、病毒等增加了城市傳染病的風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)科學(xué)排水設(shè)計(jì)能夠有效疏通管道、增加排量，保證城市內(nèi)部的衛(wèi)生性、整潔性。

科學(xué)的排水設(shè)計(jì)可以減少污水對(duì)自然環(huán)境的傷害，實(shí)現(xiàn)城市和自然的協(xié)同發(fā)展。例如在雨水、污水處理時(shí)采用分流制，可以有效降低污水處理成本，能夠?qū)⒂晁M快轉(zhuǎn)移到城市水體之內(nèi)。而污水會(huì)經(jīng)過(guò)嚴(yán)格處理之后，才能夠進(jìn)入水體。這樣降低了自然水系受污染的可能性。

另外把握住污水處理廠，能夠有效回收污水中的重金屬以及其他重要成分，不僅降低了污染風(fēng)險(xiǎn)，還能有效降低一些生產(chǎn)領(lǐng)域的成本。再者科學(xué)合理設(shè)計(jì)給排水可以降低工程成本，降低政府資金壓力。

3 融入“海綿城市”概念提升城市排水設(shè)計(jì)水平

在城市排水設(shè)計(jì)之內(nèi)融入“海綿城市”概念，其實(shí)就是將“海綿城市”當(dāng)中的“吸、蓄、滲、凈、釋”五大功能綜合分不到整個(gè)排水系統(tǒng)之內(nèi)，能夠有效分擔(dān)城市排水管道排水壓力，讓水得到多元處理，獲得多元利用和排放。

圖2 “海綿城市”概念下城市排水示意圖

3.1 吸水

指的是將自然雨水有效地融入排水系統(tǒng)之內(nèi)，能夠讓雨水得到有效處理。吸水的目的是提高城市水源儲(chǔ)備，緩解環(huán)衛(wèi)、工業(yè)等方面用水壓力。在吸水緩解有必要對(duì)工廠、小區(qū)、商業(yè)區(qū)等建筑以及街道匹配雨水回收器，并設(shè)置專(zhuān)門(mén)的沉淀、消毒、汲取功能集水池，保證雨水可以得到綜合利用，例如洗車(chē)、沖洗道路等。即能夠在設(shè)計(jì)之初就需要考慮到“釋放”，這樣才能保證整個(gè)排水系統(tǒng)的科學(xué)性、合理性[1]。這其中我們需要注意的是，吸水需要擁有獨(dú)立的管道系統(tǒng)，讓雨水、城市地表水得到有效引導(dǎo)。另外，所謂的吸也是通過(guò)龐大的地表生態(tài)系統(tǒng)、河流、溝渠等有效地吸納、轉(zhuǎn)移多余的雨水，能夠有效緩解排水系統(tǒng)壓力。換言之，這里的吸水就是排水，只是轉(zhuǎn)變了一個(gè)方式而已。

3.2 蓄水

蓄水概念在城市排水設(shè)計(jì)當(dāng)中利用，主要是考慮到排水環(huán)節(jié)排的都是城市污水、生活廢水、自然降水，若是積極地將自然降水蓄留，就會(huì)減少城市廢水排放量，降低了排水系統(tǒng)壓力。蓄水這一目的的達(dá)成主要是兩個(gè)方面：其一，傳統(tǒng)的蓄水系統(tǒng)，包括了各式蓄水池、大小湖泊、水庫(kù)；其二，在海綿城市建設(shè)當(dāng)中涉獵到的“海綿系統(tǒng)”，包括土壤、植物（多肉類(lèi)植物、沙漠類(lèi)植物、泥炭蘚）。即要站在整個(gè)城市排水的視角來(lái)充分實(shí)現(xiàn)物理蓄水、植物蓄水、生態(tài)蓄水。通過(guò)這種蓄水來(lái)降低城市現(xiàn)有排水系統(tǒng)的壓力，避免之前存在的暴雨之下臟水倒灌。結(jié)合“吸水”我們可以發(fā)現(xiàn)對(duì)于土壤、植物這種生態(tài)蓄水、植物蓄水，吸的過(guò)程就是蓄的過(guò)程[2]。另外，下沉式綠地也是蓄水的一種設(shè)計(jì)，可以將道路上的雨水收集到綠地當(dāng)中，除了供綠地植物生長(zhǎng)之外，剩余部分可以進(jìn)入底部的蓄水結(jié)構(gòu)當(dāng)中，留作干旱時(shí)調(diào)用。再者在一線城市出現(xiàn)的綠化屋頂?shù)纫矊儆谝环N蓄水途徑，可以有效分擔(dān)降雨形成的水流，減少水的排放。同理，蓄水也是一種變相排水，降低了傳統(tǒng)排水的水源浪費(fèi)，緩解了城市水源不足問(wèn)題。

3.3 滲水、凈水

即在城市排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)中，除了污水處理廠具有的滲透、凈水能力之外，還需要在最初排水口到最終排水口區(qū)間之內(nèi)額外再融入滲水、凈水系統(tǒng)。例如在小區(qū)有專(zhuān)業(yè)的生活廢水處理設(shè)備，其專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)處理小區(qū)生活廢水、雨水、地表水，處理的水可以通過(guò)管道排放到附近的林園當(dāng)中，通過(guò)地表草坪再次過(guò)濾、滲透實(shí)現(xiàn)深層凈化。這樣的處理過(guò)程，同樣降低了城市排水管道壓力。誠(chéng)然，經(jīng)歷過(guò)草坪系統(tǒng)再處理且沒(méi)有完全吸收利用的水會(huì)最終仍然會(huì)蓄積下來(lái)，留作枯水期植物灌溉所用[3]。

3.4 釋水

此時(shí)將處在整座城市排水系統(tǒng)內(nèi)部的且經(jīng)歷過(guò)吸、蓄、滲、凈等程序的水釋放出來(lái)，讓城市建設(shè)、植物生長(zhǎng)、道路清潔、樓梯沖洗等擁有可用水源。將原本要通過(guò)排水管道進(jìn)入自然水體的水蓄積下來(lái)并且將其充分利用，降低了城市用水壓力。另外，因?yàn)榕潘O(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)了充分的合理安排，這種再利用之后形成的廢水、臟水會(huì)再次進(jìn)入排水系統(tǒng)，再次經(jīng)歷吸、蓄、滲、凈，然后再次利用。讓城市內(nèi)大部分水源實(shí)現(xiàn)了內(nèi)部循環(huán)。

在“海綿城市”概念下城市排水設(shè)計(jì)達(dá)成了吸水就是排水、蓄水就是排水、滲透凈化也是排水的具有循環(huán)特性的“大排水體系”。在這其中改變了傳統(tǒng)排水設(shè)計(jì)的思維模式，讓排水系統(tǒng)變得更加廣闊。

4 城市排水設(shè)計(jì)融入“海綿城市”概念遵行的基本原則

4.1 生態(tài)原則

即盡可能利用自然生態(tài)系統(tǒng)，或者人工塑造生態(tài)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)減排，讓更多水可以蓄留在城市之內(nèi)為城市建設(shè)、生活所用。這其中江河湖海都可以納入進(jìn)來(lái)。尤其是城內(nèi)河、城內(nèi)湖的有效利用尤為關(guān)鍵。為了避免這類(lèi)組成成為蚊蟲(chóng)滋生之地，需要選擇綠色處理方案。一般來(lái)說(shuō)，生物控制例如引入蝙蝠、食蚊類(lèi)魚(yú)、鳥(niǎo)類(lèi)等，可以在一定程度上控制蚊蠅滋生。尤其是要求排水系統(tǒng)具有迅速排干、通風(fēng)晾干功能，避免形成積水給予蚊蠅滋生的靜水環(huán)境。

4.2 能夠?qū)崿F(xiàn)蓄水系統(tǒng)的聯(lián)通，利于調(diào)水用水

例如自然河、湖、林園蓄水池等都可以實(shí)現(xiàn)自然流動(dòng)或者利用汲取設(shè)備實(shí)現(xiàn)人工流動(dòng)，這樣可以調(diào)節(jié)蓄水，讓整座城市水源分布更均勻。誠(chéng)然，對(duì)于大型林園而言，也可以自己獨(dú)立形成海綿系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部循環(huán)。

5 “海綿城市”理念下城市排水設(shè)計(jì)難點(diǎn)分析及應(yīng)對(duì)策略

5.1 難點(diǎn)分析

5.1.1 成本控制難。對(duì)于已建城區(qū)融入“海綿城市”理念，需要處理好新老排水系統(tǒng)對(duì)接問(wèn)題，否則會(huì)導(dǎo)致漏水點(diǎn)眾多，反而導(dǎo)致城市內(nèi)澇加劇的問(wèn)題。在我國(guó)第一批海綿城市建設(shè)中，成本控制問(wèn)題尤為突出。主要源于建設(shè)單位較為復(fù)雜，僅在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)就存在多家設(shè)計(jì)單位，設(shè)計(jì)方案之間難以對(duì)接，造成了施工階段問(wèn)題頻出。

5.1.2 技術(shù)攻關(guān)難。在城市排水設(shè)計(jì)中融入“海綿城市”理念，需要掌握排水材料的質(zhì)量、精準(zhǔn)計(jì)算排水系統(tǒng)有關(guān)參數(shù)、要做好對(duì)接處焊接和防滲水平，需要大量技術(shù)人才融入進(jìn)來(lái)，否則很難保證城市排水系統(tǒng)符合“海綿城市”理念下理想狀態(tài)的海綿體系要求。

5.1.3 部門(mén)對(duì)接難。城市排水設(shè)計(jì)關(guān)乎城市管理部門(mén)、城市建設(shè)部門(mén)、城市污水處理部門(mén)、城市管道建設(shè)部門(mén)（燃?xì)狻⑺姟⑼ㄓ嵉葐挝唬龅讲块T(mén)對(duì)接，才能保證“海綿城市”這一理念落地，讓城市排水系統(tǒng)具有集成特點(diǎn)，否則必然呈現(xiàn)片狀化，質(zhì)量不一、對(duì)接不良，給城市排水帶來(lái)眾多影響。

5.2 應(yīng)對(duì)策略

5.2.1 在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)形成成本控制策略。首先，在設(shè)計(jì)之初需要設(shè)計(jì)人員、勘測(cè)人員對(duì)城市排水系統(tǒng)進(jìn)行細(xì)致勘察、測(cè)量，務(wù)必要充分了解陳舊排水系統(tǒng)漏水點(diǎn)、管道排水量、排水網(wǎng)整體性能水平，在這一基礎(chǔ)上融入最為合理的“海綿城市”設(shè)計(jì)方案，確保新舊排水系統(tǒng)的緊密對(duì)接，避免因?yàn)楣軓綄?duì)接不良導(dǎo)致的污水倒涌。同時(shí)，要針對(duì)城市污水性質(zhì)選擇最合理的管道內(nèi)部防滲、防漏措施，要延長(zhǎng)管道使用年限，降低“海綿城市”排水系統(tǒng)建設(shè)成本。當(dāng)然，在設(shè)計(jì)時(shí)，以城市建設(shè)行政管理部門(mén)為主體的管理工作，必須要建立完整的管理組織架構(gòu)，避免多個(gè)建設(shè)主體、多個(gè)設(shè)計(jì)單位形成的對(duì)接不良。

5.2.2 積極培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)隊(duì)伍。在搜集《海綿城市建設(shè)指南-低影響開(kāi)發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建（試行）》等文件和資料基礎(chǔ)上，培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)隊(duì)伍。要求設(shè)計(jì)師必須精通海綿城市理論，具有相關(guān)設(shè)計(jì)成果。另外，要在規(guī)劃技術(shù)、模擬技術(shù)、材料技術(shù)、工程技術(shù)四大板塊深耕細(xì)作，力求城市排水系統(tǒng)海綿理論落地能夠獲得技術(shù)支持。

5.2.3 在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)要做到橫向部門(mén)的充分對(duì)接。主要是聯(lián)合城市電信、網(wǎng)絡(luò)、燃?xì)狻⒐╇姷绕髽I(yè)，必須要清楚這些單位的地下管線網(wǎng)絡(luò)分布情況，避免因?yàn)椴涣私獾叵虑闆r盲目設(shè)計(jì)給后續(xù)施工帶來(lái)不良影響。目前，隨著智慧城市建設(shè)的推進(jìn)，完全可以組建統(tǒng)籌管理平臺(tái)，打通設(shè)計(jì)單位與這些單位之間的屏障，保證海綿城市理論落實(shí)得到多部門(mén)支持。

6 結(jié)束語(yǔ)

城市排水設(shè)計(jì)當(dāng)中需要擺脫過(guò)去的模式，需要將“海綿城市”的吸、蓄、滲、凈、釋融入進(jìn)來(lái)，能夠?qū)崿F(xiàn)城市水源的內(nèi)部循環(huán)。需要充分地遵守生態(tài)原則，能夠?qū)⒊鞘袃?nèi)外河流、湖泊等納入進(jìn)來(lái)，讓它們成為排水系統(tǒng)的有機(jī)組成。更可以利用林園、街道、建筑的排水設(shè)施以及植物系統(tǒng)來(lái)有效滲透、凈化水質(zhì)，能夠?qū)⑹Ｓ嗨创嫘钇饋?lái)，留作缺水時(shí)使用。故而，此時(shí)的排水就是為了更好地用水，用水、排水形成了呼應(yīng)，告別之前的供水和排水的彼此割裂的歷史。在城市排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，需要設(shè)計(jì)單位與其他有關(guān)部門(mén)聯(lián)合起來(lái)，保證“海綿城市”理念真正落地。